Demonstration of calcium in pancreatic islets

Summary The GBHA [=glyoxal bis (2-hydroxyanil)] technique allows light microscopic demonstration of mobile calcium in some soft tissues.We used this method to compare granulation and calcium content of B cells of mice in the normal state and under conditions of suppression and of acute and chronic stimulation. For the suppression of B cells, hypoglycaemia was induced by the injection of bovine insulin. Acute stimulation of B cells by hyperglycaemia was achieved by a single injection of anti-insulin serum of guinea-pigs, and chronic stimulation by repeated injections of this antiserum for 4 days.In untreated animals the GBHA reaction indicated high amounts of calcium located selectively within the cytoplasm of B cells. In contrast to the degree of granulation, the calcium content showed slight variations from islet to islet, which may indicate differences in the secretory activity of the different islets at the time of sacrifice. Cellular calcium seemed to be loosely bound; it was possible to remove it with the aid of aqueous fixation fluids, while the addition of oxalate caused it to be retained. The suppressed B cells showed marked granulation and a uniformly high calcium content. After acute stimulation, there was a slight decrease of granulation in some B cells; the amount of calcium varied from cell to cell and was markedly elevated in some. The differences in the animal groups were only discrete and demand further evaluation. In contrast, after chronic stimulation the B cells showed signs of hypersecretory degeneration, marked degranulation and an almost total loss of stainable calcium. In addition we observed slight insulitis, which is thought not to be a consequence of chronic stimulation, however, but a response to the deposition of immune complexes within the islet.Our findings suggest that the high amounts of calcium detectable in the B cells by light microscopy depend predominantly on the degree of granulation. In addition, in cases of identical granulation an increased secretory activity seems to induce a slight elevation of cellular calcium.

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Zusammenfassung Mit GBHA [= Glyoxal bis (2-hydroxyanil)] ist in einigen Weichteilgeweben eine lichtmikroskopische Anfärbung des mobilen Calcium möglich.Der Calciumgehalt der Pankreasinseln von Mäusen mit akut und chronisch stimulierten, supprimierten und normalen B-Zellen wurde mit dieser Methode vergleichend untersucht und mit dem Gehalt an B-Zell-Granula in Beziehung gebracht. Die B-Zell-Suppression mit ausgeprägter Hypoglycaemie erfolgte durch einmalige Injektion von Rinderinsulin. Eine akute Stimulierung der B-Zellen mit Hyperglycaemie wurde durch einmalige Gabe von Anti-Insulinserum vom Meerschweinchen 90 bzw. 180 min vor der Tötung, eine chronische Stimulierung ebenfalls mit Hyperglycaemie durch zweimal tägliche, insgesamt viertägige Gabe des Antiserums erzielt.Mit der GBHA-Reaktion ließ sich bei den unbehandelten Tieren selektiv im Cytoplasma der B-Zellen ein hoher Calciumgehalt darstellen. Dieser variierte im Gegensatz zu dem Granulierungsgrad von Insel zu Insel etwas, was möglicherweise auf Unterschiede in der sekretorischen Aktivität der einzelnen Inseln zum Zeitpunkt der Tötung hinweist. Das celluläre Calcium ist locker gebunden, in wässerigen Fixierungsmitteln ausschwemmbar und durch Oxalat im Gewebe retinierbar. Die supprimierten B-Zellen zeigten bei starker Granulierung einen gleichmäßig hohen Calciumgehalt, während die akut stimulierten B-Zellen vereinzelt bereits eine geringe Abnahme der Granulierung und einen von Zelle zu Zelle unterschiedlichen, teils deutlich vermehrten Calciumgehalt aufwiesen. Die Unterschiede in den vorgenannten Tiergruppen waren insgesamt nur gering und erfordern eine weitere Überprüfung. Im Gegensatz dazu zeigten die chronisch stimulierten B-Zellen neben den Zeichen der hypersekretorischen Degeneration eine starke Degranulierung und einen fast vollständigen Verlust des nachweisbaren Calciums. Außerdem trat eine mäßige Insulitis auf, die jedoch nicht als Folge der chronischen Stimulierung, sondern als Antwort auf die Ablagerung von Immunkomplexen in der Insel aufgefaßt wird.Die Befunde zeigen, daß der lichtmikroskopisch nachweisbare hohe Calciumgehalt der B-Zelle in erster Linie von dem Granulierungsgrad abhängt. Bei gleicher Granulierung scheint darüber hinaus eine gewisse Zunahme des cellulären Calciumgehaltes bei steigender sekretorischer Aktivität aufzutreten.

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